升壓放大器讓設(shè)備兼具小身材和大音量

音樂(lè)和娛樂(lè)在我們的生活中無(wú)處不在。傳統(tǒng)的外置音響設(shè)備已經(jīng)在過(guò)去的100多年給消費(fèi)者帶來(lái)了極佳的體驗(yàn)，從早期的電影娛樂(lè)到露天搖滾音樂(lè)會(huì)，再到家庭影院，這些都是消費(fèi)者從大型娛樂(lè)設(shè)備得到的優(yōu)良體驗(yàn).

但是對(duì)于當(dāng)今的移動(dòng)消費(fèi)者而言，他們需要小尺寸設(shè)備也能提供響亮的音頻效果。在虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)上玩視頻游戲現(xiàn)已司空見(jiàn)慣，消費(fèi)者使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)太陽(yáng)鏡、可穿戴式頸帶或藍(lán)牙揚(yáng)聲器收聽(tīng)音樂(lè)，這些設(shè)備小巧便捷可以放進(jìn)口袋之中。以前的“靜音”設(shè)備或充其量能提供平平音頻效果的設(shè)備現(xiàn)被集成到智能家居中被重新構(gòu)想。諸如恒溫器、家庭保安攝像頭和電視遙控器之類的簡(jiǎn)單設(shè)備現(xiàn)都配備了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，聽(tīng)從語(yǔ)音指示并響應(yīng)用戶。通過(guò)集成揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)，即使是智能手表這樣最小體積的連接設(shè)備也可以提供差異化，用戶無(wú)需智能手機(jī)即可進(jìn)行語(yǔ)音通話。

隨著設(shè)備尺寸變得越來(lái)越小，電源也隨之變小。鋰電池因其使用壽命長(zhǎng)和充電時(shí)間短而備受歡迎。例如通過(guò)USB連接的5伏電源也是一種流行的標(biāo)準(zhǔn)。但是這些電源能提供響亮的音頻效率嗎?在大多數(shù)情況下，答案是否定的。例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的3.7 V鋰離子作為電源，驅(qū)動(dòng)典型8Ω揚(yáng)聲器的高效放大器則提供不到1瓦的電能。當(dāng)電池電量不足或電池老化時(shí)，電池電壓會(huì)降低，而電池阻抗則會(huì)增加2-3倍。如圖1所示，這將導(dǎo)致傳遞到揚(yáng)聲器的輸出功率更少。為什么不只使用低阻抗揚(yáng)聲器呢?因?yàn)檫@將不僅增加輸出功率，還會(huì)在放大器和揚(yáng)聲器之間的走線或電纜上造成更高的負(fù)載電流和更大的功率損耗。

升壓音頻放大器的重要性與日俱增

用戶希望音樂(lè)效果響亮，同時(shí)也希望電池壽命長(zhǎng)且設(shè)備小巧可以隨身攜帶。設(shè)計(jì)人員如何才能在不浪費(fèi)電源或空間、并不浪費(fèi)資金的情況下將優(yōu)質(zhì)音頻表現(xiàn)整合到他們的系統(tǒng)中?其實(shí)有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案，那就是升壓放大器。這些小巧的設(shè)備將DC-DC升壓調(diào)節(jié)器和高效的D類音頻放大器集成在一個(gè)小封裝中，并具有四大主要優(yōu)點(diǎn)：

音量更為響亮 – 與非升壓系統(tǒng)相比，升壓功放系統(tǒng)能提供更高的輸出電平。

效率 – 通過(guò)將升壓和輸出級(jí)緊密耦合在一個(gè)集成控制回路中，與帶獨(dú)立DC-DC升壓和放大器的兩芯片解決方案相比，升壓放大器具有更高的效率(η = ηboost*ηamplifier)。

尺寸和成本 – 與帶獨(dú)立放大器和升壓轉(zhuǎn)換器的兩芯片系統(tǒng)相比，這一解決方案的尺寸更小，而且通常價(jià)格較低。典型的智能手表PCB尺寸可能約為3 in2，其中大部分都由處理器和無(wú)線通信模塊這樣的關(guān)鍵組件占據(jù)。在此類應(yīng)用中，最大化響度不能以犧牲尺寸為代價(jià)，而是需要高度集成的解決方案。

簡(jiǎn)單性 – 集成兩個(gè)功能組塊可簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成，包括減少引腳數(shù)，減少PCB走線和減少元器件。